detlab8

Таблица 3.3

Результаты испытаний

Исследование потерь на трение в подшипнике скольжения в зависимости от частоты вращения вала

d =	мм; Q=		Н; β =
Частота		Момент трения, Н·мм				Коэффициент	Потери
вращения		1 опыт		2 опыт	Среднее	трения f	мощности
n , об/мин					значение		на	трение
							N , Вт
700
800
900
1000
1100
d =	мм; Q=		Н; β =
Частота		Момент трения, Н·мм				Коэффициент	Потери
вращения		1 опыт		2 опыт	Среднее	трения f	мощности
n , об/мин					значение		на	трение
							N , Вт
700
800
900
1000
1100

Исследование потерь на трение в подшипнике скольжения в зависимости от угла наклона оси подшипника

d =	мм; Q=		Н; n=		мин-1
Угол		Момент трения, Н·мм					Потери мощности на
наклона β ,		1 опыт		2 опыт		Среднее	трение Nc , Вт
град.						значение	(по формуле 1.6)
0
15
30
45
60
75
90

5. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

Коэффициент трения в подшипнике может быть определен как по экспериментально определенным значениям момента трения (см. формулы 1.1 и 1.3), так и расчетным путем на основе молекулярно-механической теории трения /5/. Согласно этой теории коэффициент равен

f = fм + fд , (5.1)

где fм и fд - соответственно молекулярная и деформационная

составляющие коэффициента трения.

Молекулярная составляющая fм характеризует сопротивление

относительному сдвигу контактирующих поверхностей, обусловленное силами молекулярного взаимодействия. Методы расчета fм , исходя из

характеристик трущихся тел, в настоящее время еще не созданы /5/. Поэтому fм определяют экспериментально. Для исследуемых в работе пар трения (см.

табл. 3.2) fм = 0,09 ÷ 0,15.

Деформационная составляющая fд характеризует сопротивление

деформированию поверхностных слоев деталей при скольжении. Деформирование поверхностного слоя менее твердой детали (вкладыша) обусловлено внедрением и последующим скольжением микронеровностей сопряженной поверхности более твердой детали (цапфы). Для исследуемых подшипников /5/

fд = 0,44			0,5 (	PФ	)0,25 , (5.2)
				НВ
где НВ - твердость материала вкладыша подшипника;
РФ - фактическое давление в контакте;
=	Rmax		- комплексная характеристика шероховатости поверхности,
1

R bυ

учитывающая остроту микронеровностей и их распределение по высоте; R - средний радиус вершин микронеровностей;

Rmax - наибольшая высота микронеровностей профиля; b, υ - параметры опорной кривой.

При использовании зависимостей (5.1), (5.2) к расчету подшипников скольжения допущения о незначительности нагрева и наличий граничной смазки в подшипнике.

Величину фактического давления PФ (см. формулу 5.2) определяют так

РФ = Q , (5.3)

AФ

где АФ - фактическая площадь контакта в подшипнике. Согласно /5/

А	= 0,5	h +α	A	b (	α	)υ , (5.4)
Ф		α	0		Rmax

где A0 - номинальная площадь контакта в подшипнике;

h - остаточная составляющая полного сближения α в контакте.

Полное сближение α определяют по авторскому свидетельству 741093 /7/ в следующем порядке

измеряют пластическую твердость НД /8/ в зоне контакта; определяют полное сближение

		υ	1
	α = (	Rmax P	)		, (5.5)
				υ−1
		b h НД Куп
	где дополнительно Р - номинальное давление в подшипнике;
	Куп	- коэффициент силового подобия, зависящий от соотношения

упругой и остаточной составляющих сближения в контакте, упругих постоянных (Е , ) деталей подшипника и твердости.

Провести сравнение экспериментально определенных значений трения в подшипнике с их расчетными значениями, полученными с помощью молекулярно-механической теории трения.

Расчет коэффициента трения выполнить для упорного подшипника (см. рис. 1.2б).

В исследуемом подшипнике вал изготовлен из закаленной стали 45 (модуль нормальной упругости E1 = 2,06 105 МПа, коэффициент Пуассона µ = 0,3 ), контактирующие поверхности обработаны шлифованием по 9-му

классу шероховатости: Rmax = 0,0024мм, R = 0,55 мм, b = 2,3 , υ =1,6 , = 2,6 10−3 . Материал вкладыша подшипника имеет твердость по Бринеллю НВ 780

МПа (что соответствует пластической твердости НД 780 МПа),

E2 = 0,9 105 МПа, µ = 0,33 .

Расчет деформационного коэффициента трения fд ведут в следующем

порядке; 1) определяют номинальную площадь контакта

A0 = π4 (d12 − d02 ) ; (5.6)

2) определяют номинальное давление

P = Q0 ; (5.7)

A0

3)определяют по формуле (5.4) полное сближение в контакте. При этом величину h определяют из графика на рис. 5.1;

4)определяют по формуле (5.3) фактическую площадь контакта;

5)определяют по формуле (5.2) фактическое давление в контакте;

6)вычисляют по формуле (5.1) деформационную составляющую коэффициента трения;

7)вычисляют по формуле (5.2) полный коэффициент трения.

Расчет коэффициента трения для радиального подшипника выполняется аналогично /5/.

Зависимость остаточной составляющей сближения от номинального давления р.

Рис. 5.1

6. ВЫВОДЫ

На основании результатов работы сделать выводы:

-о зависимости момента трения подшипника скольжения от частоты вращения вала, угла наклона оси подшипника, диаметра вала подшипника, нагрузки на подшипник;

-о зависимости коэффициента трения от частоты вращения вала, диаметра вала подшипника, нагрузки на подшипник;

-о зависимости величины потерь мощности на трение от частоты вращения вала, угла наклона оси подшипника, диаметра вала подшипников, нагрузки на подшипник;

-о работоспособности исследованного подшипника по критериям [p] и

[p υ];

-о рациональных путях снижения потерь на трение;

-о причинах возможного расхождения экспериментальных и расчетных (согласно п.5) значений коэффициента трения.

7.ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

1)Визуально проверить электрооборудование прибора ДП-16АПС.

2)Включать прибор в сеть только через ТРАНСФОРМАТОР ПОТСТОЯННОГО ТОКА С НАПРЯЖЕНИЕМ 110 В.

3)Перед включением электродвигателя необходимо убедиться в надежности закрепления груза на подшипнике.

4)Во время работы запрещается прикасаться к вращающимся частям прибора.

5)Не оставлять прибор ДП-16АПС без присмотра во включенном состоянии.

7)После выполнения работы следует обесточить прибор.

8.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1)Достоинства и недостатки подшипников скольжения. Области их применения

2)Виды трения в подшипниках скольжения.

3)Какой вид трения в подшипнике скольжения является наиболее благоприятным? Дайте пояснение.

4)Назначение и материалы вкладышей подшипника. Обоснование выбора материала.

5)Расчет подшипников скольжения в условиях полусухого или полужидкого трения.

6)Расчет подшипников скольжения в условиях жидкостного трения.

7)Конструкция экспериментальной установки.

8)Способы снижения потерь на трение в подшипниках скольжения.

9)Объясните принцип работы экспериментальной установи.

10)Как определяется момент трения в подшипнике?

11)Нарисуйте схему и объясните образование эпюры давления при работе радиального подшипника скольжения в режиме эксплуатации.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Анурьев, В. И. Справочник конструктора-машиностроителя : в 3 т. Т2 / В.И. Анурьев. – 8-е изд., перераб. и доп. – Машиностроение, 2001. – 901 с. – С. 32-78.

2.Гузенков, П.И. Детали машин : Учеб. для машиностроит. спец. вузов / П.Г.Гузенков. – 4-е изд., испр. – М.: Высш. шк., 1986. – 359с. – С. 288-303.

3.Иванов, М.Н. Детали машин : Учеб. для студ. Втузов / М. Н. Иванов, В. А. Финогенов. - 8. изд., испр. - М. : Высш. шк., 2003. – 408 с. – С. 308-325.

4.А.с. 315593 (СССР) Способ определение фактической площади контакта сопрягаемых цилиндрических деталей / М.С. Дрозд, М.М. Матлин. - Опубл. в Б.И., 1981, №11.

5.А.с. 741093 (СССР) Способ определения коэффициента нормальной контактной жесткости в стыке двух поверхностей деталей /М.С. Дрозд, М.М. Матлин. - Опубл. в Б.И., 1980 №22

6.ГОСТ 18835-73. Металлы. Метод определения пластической твердости. – Изд-во стандартов, 1973.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Зависимость коэффициента силового подобия Куп от параметра m

Рис. П.1